La scelta ottimale delle tecniche di Imaging in relazione alla sede tumorale. G.C. Mattiucci UCSC - Roma

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1 La scelta ottimale delle tecniche di Imaging in relazione alla sede tumorale G.C. Mattiucci UCSC - Roma

2 PRIMA RT FRAZIONATA (giorni settimane) DOPO (mesi... anni) Diagnosi Staging Def.. del target Planning da: Soren M. Bentzen modif., 2006 In room imaging (IGRTp.d.) Off-line / On-line Imaging Teragnostico (prescrizione della dose ottimizzata biologicamente) Tossicità precoce Valutazione risposta Ripresa tumorale Tossicità tardiva Follow-UP

3 Treatment Planning Sottodosaggio del target Sovradosaggio dei tessuti sani target Incertezze nella contornazione

4 Treatment Planning IMRT - SBRT - Precisione nella Definizione del Target - Risparmio OAR

5 Quale IMAGING CT MRI Definizione morfologica MRS PET Biological Target Volume Caratterizzazione funzionale Aree di GTV o CTV a maggior IMRT rischio di fallimento dopo RT

6 CT Esame di base per la definizione del PT Inserire immagine TC Difficoltà nell identificare strutture con simile attenuazione delle radiazioni

7 CT Variabilità inter-intraosservatore Polmone Caldwell, IJROBP 2001 Prostata Cazzaniga, Radiother Oncol 1998 Testa-collo Hermans, IJROBP 1998 Mammella Hurkmans, IJROBP 2001 Cervix Tai, IJROBP 2001 Encefalo Yamamoto, Radiother Oncol 1999

8 MRI Chiara definizione morfologica dei tessuti molli Immagini anatomiche dettagliate Mancanza di caratterizzazione biologico-funzionale della lesione MRS

9 MRS Studio dei markers metabolici Elevata sensibilità e specificità (se associata alla MRI fino al 100%) Impiego principale in RT: - encefalo - prostata Scarsa risoluzione spaziale (6-10 mm in t di scansione di min)

10 PET Caratterizzazione funzionale mediante BIOMARKERS CELLULARI - Metabolismo glucidico - Trasporto di AA e Sintesi proteica - Sintesi DNA - Proliferazione cellulare - Espressione recettoriale - Caratteristiche dell ambiente tumorale (ossigenazione)

11 FDG: biomarker oncologico utilizzato più frequentemente FDG: PET: ruolo importante nella definizione del target FDG-PET: PET - Polmone - Esofago - H&N - Linfomi

12 Altri possibili traccianti: PET TARGET TRACCIANTE VARIABILE Prostata Encefalo H&N Colina Acetato Metionina DOTATOC NH3 Fluoromisonidazolo Acetato Metabolismo lipidico Proliferazione cellulare Metabolismo lipidico Sintesi proteica Necrosi da radiazione Ipossia Proliferazione cellulare

13 CT vs MRI vs PET : Vantaggi CT Accurate informazioni spaziali Dati relativi alla densità elettronica per la dosimetria Dati relativi alla corticale ossea per la creazione delle DRRs MRI Accurata definizione dei tessuti molli Multiplanarietà Informazioni funzionali (MRS) PET Informazioni funzionali e biologiche Accurata stadiazione N e M

14 CT vs MRI vs PET : Svantaggi CT Limitata definizione dei tessuti molli Mancanza di informazioni funzionali e biologiche MRI Distorsione delle immagini Mancanza di dati sulla densità elettronica Mancanza di dati sulla corticale ossea Dispositivi per l immobilizzazione in RT non sempre compatibili Scarsa risoluzione spaziale (MRS) PET Limitata risoluzione spaziale Variabilità nella definizione dei margini tumorali

15 Encefalo CT - Non costituisce lo standard diagnostico - Scarsa distinzione tra le densità dei tessuti molli - Informazioni su erosione ossea

16 MRI Encefalo Costituisce lo standard nella diagnosi: - Estensione del tumore - Infiltrazione tessuti molli - Coinvolgimento leptomeningeo Possibilità di completamento con imaging funzionale: - MRI perfusionale (grading - MRI spettroscopica grading) Fayed N et al; Eur J Rad 2008

17 PET Encefalo Elevata captazione di FDG della sostanza grigia 11 C-methionine PET: - elevata sensibilità (75-95%) e specificità (80-100%) nella diagnosi dei gliomi - indicatore di prognosi - miglior definizione dell estensione estensione tumorale (maggiore accuratezza nel treatment planning) - valutazione risposta alle terapie - Distinzione recidiva / radionecrosi Singhal T et al; Mol Imaging Biol 2008

18 Encefalo Definizione target: CT vs MRI Weltens et al; Radiother Oncol 2001

19 Encefalo MRI nel treatment planning - Migliore definizione del GTV e CTV Datta NR et al; J Cancer Res Ther Migliore delineazione OAR - Nei retreatment: : recidiva vs fibrosi post RT Khoo VS; BJ Radiol 2006

20 Encefalo Fusione CT-MRI per il treatment planning

21 Encefalo: imaging funzionale MRS - Identificazione cloni cellulari - Distinzione recidiva / radionecrosi Payne GS; BJ Radiol 2006

22 Encefalo: imaging funzionale 11 C-methionine PET Migliore definizione del target per distinzione tra aree metabolicamente attive (residuo/recidiva) e aree inattive (esiti post-chirurgici, necrosi, fibrosi) Grosu AL et al; IJROBP 2005

23 CT Testa-collo - m.d.c.,., strato sottile, piani multipli - Adeguata identificazione N patologici - Coinvolgimento osseo e cartilagineo

24 MRI Testa-collo - Infiltrazione tessuti molli - Infiltrazione perineurale ed endocranica - Extracapsularità linfonodale

25 Definizione target: CT Testa-collo???

26 Definizione target: MRI Testa-collo!! 36 64!! R. Steenbakkers et al IJROBP 60, 2004

27 Definizione target: PET Testa-collo

28 Testa-collo PET: stazioni linfonodali V.Grégoire et al Semin Radiat Oncol 16: ,2006

29 Testa-collo PET: T primitivo Risultati controversi P.H. Ahn et al Semin Nucl Med 38: , 2008

30 Polmone CT Imaging di scelta per la definizione del GTV e per l identificazione di M polmonari Difficoltà a distinguere tra tumore ed atelettasia

31 CT Polmone Variazioni intra-inter-osservatore nella definizione del Target Van de Steene R&O,

32 Polmone PET-CT Caratterizzazione linfonodale N occulti V.Grégoire et al Semin Radiat Oncol 16: ,2006

33 18 F-FDG FDG PET-CT : caratterizzazione linfonodale a 18 F-FDG PET-CT CT b Lesione polmonare (a) + linfonodi FAP (b) con diametro > 10 mm Accumulo nella lesione polmonare senza linfonodi patologici mediastinici

34 Polmone PET-CT Identificazione zone atelettasiche

35 Molecular Radiation Treatment Planning (MRTP) Changes of Planning Target Volume (PTV) in 83% (63/76) of the patients Major increase of PTV: 5 / 76 pts (LN negativ in CT, LN mets in PET) Major decrease of PTV: 10 / 76 pts (mainly atelectasis) Baum et. al. ESTRO Dose volume histogram (DVH) of PTV 100 Volume (%) CT - Plan Volume (%) PET - Plan PTV 20 PTV based on CT PTV based on PET 20 PTV based on CT PTV based on PET Dose (%) PT + Mediastinum PTV based on CT PTV based on PET Dose (%) CT-PTV: 1031ccm PT + Mediastinum + right supra PTV-PET: 1330 ccm, (+29,0%) DVH right lung DVH left lung PTV based on CT PTV based on PET Volume (%) Volume (%) Dose (%) Dose (%)

36 CT vs PET/CT Variazioni intra-interosservatore nella definizione del PTV CT Agreement Regione CT PET/CT CT PET/CT T-Polmone T- Mediastino T-Parete Toracica Linfonodi T-Atelettasia 1 65 PET/CT R. Steenbakker IJROBP 64, 2006

37 18F-FDG FDG PET-CT: più accurata definizione del tumour volume? La migliore definizione del target volume con 18F-FDG PET-CT porta ad un miglioramento del trattamento Pochi studi dosimetrici sulla dose ai tessuti sani (Dose Volume Histograms) con e senza 18F-FDG: globalmente includendo la PET si ha una riduzione di esposizione degli organi sani van Baardwijk A, et al. Cancer treatment reviews 2006

38 Prostata CT - T1/T2: non rilevabili - T3/T4: limiti nella valutazione di a) extracapsularità b) infiltrazione di vescicole seminali,retto o vescica - Difficoltà nell identificare l apice l prostatico - Alta variabilità intra e inter osservatore VS Khoo et al; BJR - 79, 2006

39 Prostata MRI - T1: difficilmente evidenziabile - T2: identificabile - T3/T4: adeguata definizione infiltrazione

40 Prostata MRI - Corretta identificazione apice prostatico

41 MRS Prostata colina MRSI indicatore di aggressività tumorale 90% tumor depiction for Gleason Score % 6 Zakian KL et al Radiology 2005;234:

42 Prostata TC+MRI+MRS razionale nel treatment planning SIB J Pouliot et al IJROBP 59: ,

43 PET FDG Prostata - < uptake glucosio (IPB vs CP) - Escrezione renale Colina - > sensibilità (anche nella malattia localizzata) - < overlap con IPB

44 CT - Adeguata valutazione dei linfonodi - Limitazione nella definizione del grado di infiltrazione della parete degli sfinteri - Limitazione nella identificazione della fascia mesorettale normale - CT multislice sufficiente per PT Retto

45 MRI - Retto Imaging di scelta per la STADIAZIONE Adeguata valutazione T e N Adeguata visualizzazione di mesoretto e sfinteri - Valida assistenza al PT (lesioni retto basso)

46 PET Retto - Ruolo PET treatment plannig da definire - Predittività di risposta nei trattamenti NAD

47 Cervix CT - Adeguata valutazione linfonodale - Limitazione nella identificazione di T, vagina e uretra

48 MRI Cervix - Paragonabile alla CT nella definizione di N - > definizione del T - > localizzazione Vagina e Uretra

49 Cervix Tratment Planning - MRI definizione del GTV - CT definizione CTV e PTV

50 Conclusioni Scelta tecniche di imaging nel Tratment Planning - Sede - Finalità - Tecnica di Trattamento